《环境保护与冶金过程综合治理》课程教学课件（PPT讲稿）第2章 环境生态学基础

LOGO第二章环境生态学基础2.1生态系统和生态平衡2.2现代生态学的发展趋势与体系2.3生态环境问题

LOGO 第二章 环境生态学基础 2.1 生态系统和生态平衡 2.2 现代生态学的发展趋势与体系 2.3 生态环境问题

2.1生态系统和生态平衡2.1.1生态系统传统生态学：德国动物学家黑格尔(ErnstHaeckel)1866年在《有机体普通形态学》一书中所提出的定义指出“生态学是研究生物有机体与无机环境之间相互关系的科学”。传统的生态学基本上局限于研究生物与环境之间的相互关系，隶属于生物学的一个分支学科。现代生态学是一门多学科性的自然科学，它研究生命系统与环境系统之间相互作用的规律及其机理。生态学突破了原来纯生物科学的范畴，向微观与宏观两极发展。例如，微观研究已深入到细胞与基因的水平，而宏观研究已从生物群落与环境条件的统一，发展为生物圈与非生物因素之间相互作用的地球系统，即全球生态学。根据生态系统的环境性质和形态特征，可分为陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统等类型。陆地生态系统又可以根据它们的组成成分和特性，再分为森林、草原、荒漠、山地等自然生态系统和农田、城市、工矿区等人工生态系统。淡水生态系统包括湖泊1河流、水库等。海洋生态系统则分为海岸、河口、浅海、大洋及海底等。按照它的结构和对外界进行物质与能量交换的关系，再分为闭环系统和开环系统

v 2.1生态系统和生态平衡 v 2.1.1生态系统 v 传统生态学: 德国动物学家黑格尔(Ernst Haeckel)1866年在《有机体 普通形态学》一书中所提出的定义指出“生态学是研究生物有机体与 无机环境之间相互关系的科学” 。传统的生态学基本上局限于研究生 物与环境之间的相互关系，隶属于生物学的一个分支学科。 v 现代生态学是一门多学科性的自然科学，它研究生命系统与环境系 统之间相互作用的规律及其机理。生态学突破了原来纯生物科学的 范畴，向微观与宏观两极发展。例如，微观研究已深入到细胞与基 因的水平，而宏观研究已从生物群落与环境条件的统一，发展为生 物圈与非生物因素之间相互作用的地球系统，即全球生态学。 v 根据生态系统的环境性质和形态特征，可分为陆地生态系统、淡水 生态系统和海洋生态系统等类型。陆地生态系统又可以根据它们的 组成成分和特性，再分为森林、草原、荒漠、山地等自然生态系统 和农田、城市、工矿区等人工生态系统。淡水生态系统包括湖泊、 河流、水库等。海洋生态系统则分为海岸、河口、浅海、大洋及海 底等。 v 按照它的结构和对外界进行物质与能量交换的关系，再分为闭环系 统和开环系统

生物圈亚原子数检地球的全部表顶子、中子面和所有生物和电子生态系统原生物体之间、生物质的最小格物体与无生命的成单位，具有所环境之间相互作构成物质的特性用的动态系统群落分子自生活在同一环境中调个或多个的生物种群原子结合构成种群属于同一种细胞器和细胞质类的生物群体细胞的组成郁份多细胞生物细胞由许多专门细胞构成的个体可独立生活的最小单位度的生种鲜闸相执行复杂特外性社会秩序：作用拍能，妈生的生物功市构功健的奇生互利外观，感情进化价大小外能的能力共生等h

?2.1.2生态平衡在每个生态系统中，都具有由一定生物群体和生物栖居的介质所组成的结构，并进行着物质流动和能量交换。在一定的时间和相对稳定条件下，生态系统各部分的结构与功能处于相互适应与协调的动态平衡之中，即通常我们所说的生态平衡。在一个生态系统中，植物是初级生产者，它通过光合作用，把无机元素合成为有机化合物，维持着地球上的生命。动物是物质与能量转换者，也是物质的再生产者，它利用植物制造的有机物质进行能量转换和物质生产，所以被称为消费者或次级生产者。微生物在生态系统中，能把动、植物户体复杂的有机分子还原为简单的化合物或元素，再由植物吸收，被称为分解者。这种生产、消费、分解的过程，构成了生态系统的平衡。基本代谢功能是生态系统动态平衡形成的基础。生态平衡实际上包括三个方面，这就是结构上的平衡，功能上的平衡，以及输出和输入物质在质量上的平衡

v 2.1.2生态平衡 v 在每个生态系统中，都具有由一定生物群体和生物栖居的介质所 组成的结构，并进行着物质流动和能量交换。在一定的时间和相对 稳定条件下，生态系统各部分的结构与功能处于相互适应与协调的 动态平衡之中，即通常我们所说的生态平衡。 v 在一个生态系统中，植物是初级生产者，它通过光合作用，把无机 元素合成为有机化合物，维持着地球上的生命。动物是物质与能量 转换者，也是物质的再生产者，它利用植物制造的有机物质进行能 量转换和物质生产，所以被称为消费者或次级生产者。微生物在生 态系统中，能把动、植物尸体复杂的有机分子还原为简单的化合物 或元素，再由植物吸收，被称为分解者。这种生产、消费、分解的 过程，构成了生态系统的平衡。基本代谢功能是生态系统动态平衡 形成的基础。 v 生态平衡实际上包括三个方面，这就是结构上的平衡，功能上的平 衡，以及输出和输入物质在质量上的平衡

四级三级次级初级消费者生产者

历史环境物种特性BA气象物质能量生态特性时间社空间信息人类活动ZT素殖活动发育成活物质物质行为上地生物种群密度图2-1生物种群的系统生态学基础A.现时环境系统：B.生物种群调节系统

×2.1.3生态系统与环境的关系组成一个生态系统的生命系统和环境系统中的各种因素，基本上是协调的。加进来一个新的因素，或者减少某个重要成分，使物质和能量的输出与输入发生变化，或超过一定的限度，就可能使生态系统的平衡遭到破坏。因而，改变生态系统结构，无论出于提高农林牧渔的生产力，或是在某种地理环境中建设工厂，都必须充分了解该地区的生态地理环境特点，根据当地生态地理所具有的特殊规律采取措施。自然资源的开发利用：按照自然资源的性质可分再生资源、自然恒定资源和非再生资源三大类。生物资源与土壤资源都是再生资源?矿物资源是非再生资源，来自太阳的光、热等动力资源，是属于不以人类意志为转移的自然恒定资源，又可称为区域性的生态地理资源。对生物资源的合理管理，可以取之不尽，用之不竭。因为生物资源依赖于环境源源不断供给生物所需要的营养物质及适宜的空间，生物得以持续地生长、发育和繁衍。因此，合理利用生物资源，必须保持生物的基本数量及一定的年龄和性别的比例，这已成为森林采伐、渔业捕捞、草场放牧和经济鸟兽狩猎等须遵循的基本生态学原则。违背了这个原则，就可能造成资源枯竭

v2.1.3生态系统与环境的关系 v 组成一个生态系统的生命系统和环境系统中的各种因素，基本上是 协调的。加进来一个新的因素，或者减少某个重要成分，使物质和 能量的输出与输入发生变化，或超过一定的限度，就可能使生态系 统的平衡遭到破坏。因而，改变生态系统结构，无论出于提高农林 牧渔的生产力，或是在某种地理环境中建设工厂，都必须充分了解 该地区的生态地理环境特点，根据当地生态地理所具有的特殊规律 采取措施。 v 自然资源的开发利用：按照自然资源的性质可分再生资源、自然恒 定资源和非再生资源三大类。生物资源与土壤资源都是再生资源， 矿物资源是非再生资源，来自太阳的光、热等动力资源，是属于不 以人类意志为转移的自然恒定资源，又可称为区域性的生态地理资 源。 v 对生物资源的合理管理，可以取之不尽，用之不竭。因为生物资源 依赖于环境源源不断供给生物所需要的营养物质及适宜的空间，生 物得以持续地生长、发育和繁衍。因此，合理利用生物资源，必须 保持生物的基本数量及一定的年龄和性别的比例，这已成为森林采 伐、渔业捕捞、草场放牧和经济鸟兽狩猎等须遵循的基本生态学原 则。违背了这个原则，就可能造成资源枯竭

生态系统理论，是保护环境最根本的依据。被污染了的生态系统?的恢复和再建，以及环境质量的保持，都依赖于人们对生态系统结构与功能的了解。由于工业三废及噪声，环境系统中所增加的物质和能量因素超过X了一定限量，或使生态系统的结构遭受破坏，而导致功能失调；或由于生态系统的功能失调，使结构趋于不合理，进而导致正常结构的瓦解，破坏了生态系统的稳定与平衡。生态系统与生态平衡是一个事物的两个侧面。人类对自然资源的合理开发利用，就是有意识地在打破平衡。但是如果我们只是盲自追求滥用资源，而又不设法维护它的生态规律，就会失去平衡造成灾难。这里的所谓规律，就是生态系统的关系，它们是一个环节连着一个环节，许多环节互相串联起来，不断在交换和转化，进行着往返循环。生态平衡实质上就是一个循环不已的关系

v 生态系统理论，是保护环境最根本的依据。被污染了的生态系统 的恢复和再建，以及环境质量的保持，都依赖于人们对生态系统 结构与功能的了解。 v 由于工业三废及噪声，环境系统中所增加的物质和能量因素超过 了一定限量，或使生态系统的结构遭受破坏，而导致功能失调； 或由于生态系统的功能失调，使结构趋于不合理，进而导致正常 结构的瓦解，破坏了生态系统的稳定与平衡。 v 生态系统与生态平衡是一个事物的两个侧面。人类对自然资源的 合理开发利用，就是有意识地在打破平衡。但是如果我们只是盲 目追求滥用资源，而又不设法维护它的生态规律，就会失去平衡 造成灾难。这里的所谓规律，就是生态系统的关系，它们是一个 环节连着一个环节，许多环节互相串联起来，不断在交换和转化 ，进行着往返循环。生态平衡实质上就是一个循环不已的关系

2.2现代生态学的发展趋势与体系*2.2.1现代生态学的发展趋势结构功能系统工程学系统生态学生态系统经济学生态系统经济生态学补会经济形态生物结构地理生态学生理祥落生态地理学生物学结构生态学生态系统功能功能特性化学遗传化学生态学环境信息行为生态细胞物理生态学物理学结构种群生态数学学数学生态学特性功能调节系统分析功能结构空间数量时间图2-2生态学的多学科及其与分支学科的关系

v2.2现代生态学的发展趋势与体系 v2.2.1现代生态学的发展趋势

*2.2.2生态学的一般规律生态学的一般规律大致可从种群、群落、生态系统和人与环境的关系四个方面说明。(1)在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的X生物，承载量接近饱和时，如果种群数量（密度）再增加，增长率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量（密度）减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达到该环境允许的稳定水平。对种群自然调节规律的研究可以指导生产实践。例如，制定合理的渔业捕捞量和林业采伐量，可保证在不伤及生物资源再生能力的前提下取得最佳产量

v2.2.2生态学的一般规律 v 生态学的一般规律大致可从种群、群落、生态系统和人与环境 的关系四个方面说明。 v (1)在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。 v 一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的 生物，承载量接近饱和时，如果种群数量（密度）再增加，增长 率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量（密 度）减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达 到该环境允许的稳定水平。 v 对种群自然调节规律的研究可以指导生产实践。例如，制定合理 的渔业捕捞量和林业采伐量，可保证在不伤及生物资源再生能力 的前提下取得最佳产量